книги из ГПНТБ / Де Барр, А. Е

мёнен в 1943 г. Если в качестве электролита используют раствор сульфата аммония, на алюминии образуется нерастворимое не­ пористое окисное соединение, которое полностью защищает его от дальнейшего растворения. Таким образом, электролитическое растворение ограничивается стальным инструментом, который, следовательно, может быть растворен, если сделать деталь анодом в соответствующей электролитической ячейке. Электролитическое удаление разрушенных инструментов из магния осуществляется таким же образом в электролите, состоящем в основном из фтори­ стоводородной кислоты и органических ингибиторов коррозии.

Операция извлечения инструмента из других материалов требует осо­ бого рассмотрения, с тем чтобы вы-

Хотя процесс и будет протекать, если деталь подвесить в ре­ зервуар с электролитом, но бывает необходимо его локализовать. Это можно сделать путем размещения герметичной ячейки над соответствующей частью детали и использования катода с ма­ леньким изолированным наконечником, через который прока­ чивается электролит и который необходимо подавать в отверстие, образующееся по мере растворения разрушенного инструмента (рис. 2.3).

Электролитическое шлифование. Первыми промышленными станками, использующими электрохимический метод съема ме­ талла с детали, были шлифовальные станки, в которых исполь­ зовался электролитический процесс в сочетании со шлифованием абразивным кругом. В США электролитические шлифовальные станки появились в 1953 г. и применялись для шлифования ре­ жущих инструментов из карбида вольфрама, так как для обычного шлифования требуются алмазные круги. Для этих целей при­ меняли обычный шлифовальный станок, в котором круг и шпин­ дель электрически изолировали от остальной части станка. Ис-

Форма и размер детали получаются достаточно точно, как и

цесса по сравнению с обычным шлифованием следующие: а) вы­ сокая скорость съема металла; б) повышенное количество металла,

станка гораздо выше по сравнению с обычным шлифовальным станком; повышенная скорость съема металла и небольшой расход

скругление острых кромок. Для шлифования используют алмазные круги с металлической связкой, глиноземные или из карбида си­ ликона, но считают, что алмазные круги более экономичны.

чиной снимаемого припуска. Высокая скорость съема металла при незначительном токе может быть получена путем под­

(—1,27 мм). Большая глубина врезания уменьшает неровности, возникающие в результате отжима круга от детали гидродинами­ ческими силами, возникающими потому, что у круга с металли­ ческой связкой отсутствуют поры. Скорость круга поддерживается такой же, как при обычном шлифовании (1500—1800 м - м и н - 1 ) .

Главными элементами электролитических шлифовальных стан­ ков являются круг, электролит и источник питания.

Шлифовальный круг. Круги на металлической связке бывают алмазные, корундовые или карборундовые, но считают, что алмаз­

Алмазный круг изготовляют следующим образом. Алмаз превращают в порошок, смешивают с клеем и наносят тонкой пленкой на внутреннюю сторону стального диска. Эту же поверх­ ность покрывают тонким слоем меди, никеля или никель-кобаль­ тового сплава. Толщина слоя меди зависит от высоты, на которую выступают алмазные зерна. Никель или никель-кобальтовый сплав наносят слоем толщиной 3 мм, который закрывает алмазные грани. После установки на круг стальной диск удаляют и обна­ женный медный осадок растворяют в цианистой ванне; алмазные зерна прочно удерживаются в никелевой матрице. По сравнению с алмазными кругами, используемыми для обычного шлифования,

Рис. 2.6. Круги для электролитического шлифования

Соответствующие шлифовальные круги могут быть также изготовлены путем накатки слоя алмазного порошка на медный диск с последующим закреплением его в необходимом положении слоем никеля. Этот метод, в частности, используют в том случае, когда требуется специальный шлифовальный круг, например шарошка определенного профиля для доводки деталей из упроч­ ненной стали, а также шарошка для правки алмазов в медном диске. При необходимости эти алмазные круги можно применять и для других целей.

Иногда на кромках круга должны быть изоляционные кольца (рис. 2.6, а) для получения минимального давления круга на деталь. Это необходимо во избежание точечного контакта и зажи­ гания дуги, если деталь касается кромки круга (рис. 2.6, б).

Применяют круги с изолированными сегментами, в которых

имеются канавки для подачи электролита. Исследованы пористые круги. Новые твердые абразивные круги на угольной связке могут значительно расширить область применения электролитического шлифования.

Алмазные шлифовальные круги с металлической связкой в зависимости от их конструкции можно править бруском из карбида кремния. Круг можно править также электролитически, меняя полярность на обратную и снимая гальваническое покрытие круга в точно контролируемых условиях.

Электролит. Электрохимическая обработка возможна почти в любом электролите. На выбор электролита влияют следующие факторы: стоимость, класс чистоты поверхности, коррозия станка и детали, образование пассивного слоя на детали, проводимость.

При электролитическом шлифовании, где требуются относи­ тельно низкие скорости съема металла и механическое действие круга сводится к удалению поверхностных слоев, важным фак­ тором является коррозия станка. Обычно выбирают такие элек­ тролиты, которые до минимума уменьшают коррозию, хотя иногда для шлифования специальных материалов применяют специаль­ ные электролиты.

Растворы карбоната калия, нитрата или нитрита натрия обес­ печивают высокую проводимость и могут быть широко исполь­ зованы. Водород, выделяющийся на катоде, превращает нитраты в нитриты, которые, в свою очередь, воздействуют антикоррозионно на элементы станка. Для электролитического шлифования при­ меняют электролиты, состоящие из смеси нитрата и нитрита на­ трия. Фосфат и вольфрамат натрия также способствуют предо­ твращению коррозии детали и станка.

Фосфаты, однако, неприменимы при обработке сплавов типа вольфрам-кобальт, так как они не' растворяют кобальт. Для обработки титана и вольфрама рекомендуется виннокислый калийнатрий. Кремнекислый натрий (жидкое стекло) обеспечивает получение круга с острыми кромками зерен и рекомендуется для шлифования инструментов из карбида; нитрат натрия оказывает противоположное действие и обеспечивает получение закруглен­ ных кромок. Обычно используют растворы концентрацией 1 : 10.

Источник питания. Для электролитического шлифования плотность тока должна быть порядка 250 А с м - 2 , но так как в настоящее время процесс используют в основном для шлифова­ ния режущих инструментов из карбида вольфрама, достаточен источник, рассчитанный на ток порядка 100 А. Для получения нужной плотности тока необходимо напряжение 5—20 В. Особен­ ностью источника питания является то, что он должен иметь автоматическую защиту от коротких замыканий в случае кон­ такта круга с деталью. Защита построена на принципе обнару­ жения высокочастотных колебаний тока, которые наблюдаются при искрении и при усилении могут быть использованы для контроля и управления напряжением постоянного тока при

помощи реактора. Таким образом, при возникновении искры напряжение автоматически понижается.

Область применения. Электролитическое шлифование алмаз­ ными кругами используют в основном для заточки режущих инструментов из карбида вольфрама. Основные реакции сле­ дующие:

Со -» Со2 + + 2е;

WC + 140Н- — \VO4~ + COl~ + 7 Н 2 0 + 1 Ое.

*5

электролитическое шлифование снижает затраты на шлифование инструментов на 25—-40% вследствие повышения скорости съема металла и увеличения срока службы алмазов. Расход алмазов может быть снижен на 90%. Так как в результате электролити­ ческого шлифования заусенцы не образуются, его желательно применять в тех случаях, когда следует избежать заусенцев или когда при обычном шлифовании образуются большие заусенцы. Электрическое шлифование используют для обработки медицин­ ских иголок, торцов тонких пластинок и тонких сотовых кон­ струкций.

Электрохимическое удаление заусенцев. Большие плотности тока, получаемые на выступающих участках детали, предопреде­ ляют эффективность применения электрохимического метода при удалении заусенцев. Деталь можно подвесить в резервуар с элек­ тролитом вблизи от плоского катода (или сам резервуар может

быть катодом), но более эффективное удаление заусенцев дости­ гается в том случае, когда используют катод, форма которого совпадает с профилем детали (рис. 2.7). Таким образом, плотность тока на выступах может быть увеличена в 2—3 раза.

. Электрохимическое хонингование. Электрохимический процесс увеличивает в 2—3 раза скорости съема металла при хонинговании, для чего используют обычные изолированные хонинговальные бруски, а катоды расположены между брусками и пригнаны так,

димости могут быть использованы как часть пневматической контрольно-измерительной системы. Электролит под давлением подают через отверстия между брусками. Обычный электрохими­ ческий съем металла происходит одновременно на различных частях детали. Возвратно-поступательное и вращательное движе­ ния инструмента относительно детали обеспечивают равномер­ ность съема металла.

Преимущества электрохимического хонингования аналогичны преимуществам электролитического шлифования: повышенная скорость съема металла, особенно для труднообрабатываемых материалов; отсутствие заусенцев, меньшее давление на бруски и соответственно на деталь, что снижает шум и уменьшает дефор­ мации при хонинговании тонкостенных цилиндров; незначитель­ ное выделение теплоты ведет к повышенной точности с меньшими дефектами поверхностного слоя.

2. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

Электрохимическая обработка отличается от процессов, опи­ санных выше, где металл снимается электрохимическим методом. Форма детали определяется формой используемого катода-инстру­ мента и относительными движениями инструмента и детали во время обработки. Когда ток пропускают через электролитическую ячейку между фасонным катодом и плоской деталью, распределе­ ние плотности тока на поверхности детали определяется формой катода. Плотность тока будет самой большой там, где будет наи­ меньшее расстояние между инструментом и деталью, так что и скорость съема металла с детали в этом месте будет максималь­ ной (рис. 2.9, а). Если в процессе обработки катод подается по направлению к детали, плотность тока по всей поверхности детали выравнивается и ее поверхность формируется по форме катода (рис. 2.9, б).

Величина зазора между инструментом и деталью зависит от скоростей движения инструмента и растворения материала де­ тали, т. е. от величины тока. На форму детали влияет величина

В качестве катода используют трубку, боковая поверхность кото-

Подача

инструмента

I

+ fr?

_ а 7

Т Г

По этой схеме можно использовать реверсирование потока элек­ тролита, подавая его вдоль трубки и обратно через отверстие.

Боковой зазор образуется всегда как результат распростра­ нения силовых линий тока от торцовой поверхности инструмента (рис. 2.13). Величина бокового зазора делается минимальной путем изоляции боковой поверхности инструмента до его торца; боковой зазор все же может вызвать увеличение диаметра отвер­ стия на 0,01—0,02 мм по сравнению с диаметром инструмента. Постоянство диаметра отверстия по всей его длине зависит от неизменности условий обработки, т. е. зазора и тока; допустимые изменения диаметра могут быть-0,025 мм. При соответствующем